方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式。研究结果表明：所提出的材料本构关系模型可以较好地满足对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行模拟分析的要求,通过模拟获得的计算结果与相关试验结果差异较小,所建立的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式能够较准确地计算构件极限承载力。     

复合钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析

基于ABAQUS非线性有限元软件建立了外方内圆复合钢管混凝土轴压短柱的有限元模型,并进行了短柱受轴向荷载作用下的有限元模拟,轴压极限承载力和荷载-变形曲线的数值计算结果与相应的试验实测结果吻合较好.受压时,方形和圆形钢管分别对核心混凝土产生约束作用,使得复合钢管混凝土柱具有较好的延性和较高的剩余承载力.基于非线性有限元模型,开展了复合钢管混凝土轴压短柱在不同参数下的受力分析.通过试验和理论分析发现,一定壁厚情况下,随着内部圆钢管直径增大,复合钢管混凝土轴压短柱极限承载力和剩余承载力的变化先增大后减小.     

基于“叠加原理”的多腔钢管混凝土柱承载力计算

采用有限元软件对多腔钢管混凝土短柱轴压试验进行了数值分析,并与已有的试验结果对比,验证了有限元模型的适用性。用验证的有限元模型对多腔钢管混凝土进行了参数化分析,探讨了钢材强度和混凝土强度对短柱承载力和约束效应的影响。基于"叠加原理"并结合32根试样的有限元模拟结果采用非线性回归的方法,得到了多腔钢管混凝土短柱的承载力计算公式,以供实际工程参考。     

变圆心角圆端形钢管混凝土轴压短柱承载力

制作4根变圆心角圆端形钢管混凝土短柱并进行轴压试验,分析了试件的极限承载力、破坏模式和变形能力,研究了钢管的圆端部与平直段对核心混凝土不同的约束作用。基于双剪统一强度理论和混凝土强弱分区,提出大变圆心角圆端形钢管混凝土轴压短柱承载力公式。结果表明:圆心角大于60°的变圆心角圆端形钢管混凝土轴压短柱承载力公式与文中和文献中实验结果吻合较好。在中部矩形高宽比为1的情况下,圆心角180°的构件承载力强于120°的,但延性较差,钢材强度的提升对构件极限承载力的提升较为明显。     

方钢管混凝土组合T形柱轴压力学性能研究

方钢管混凝土组合T形柱是一种适用于装配式钢结构住宅建筑的新型结构形式,研究其轴压力学性能可为工程设计提供参考依据。文章以钢管厚度、钢材强度和试件长细比为变化参数,对5个方钢管混凝土组合T形柱进行轴心受压试验,分析了各试件的破坏模式、极限承载力、荷载—位移曲线,建立了与试验相符的有限元分析模型,并对模型的准确性进行了验证;通过变参分析,研究了截面尺寸、钢管厚度、钢材强度、混凝土强度对方钢管混凝土组合T形柱轴压承载力的影响规律,提出了方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度承载力和稳定承载力计算公式。结果表明:短柱试件的破坏模式为核心混凝土压碎后由钢管屈服引起的局部鼓曲破坏,中长柱试件的破坏模式为钢管整体弯曲后试件发生的失稳破坏;所提出的方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度和稳定承载力公式的计算结果与试验值较接近。     

冷弯薄壁型钢四肢拼合立柱轴压承载力设计方法

建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,在对冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立枉的轴压性能试验试件进行模拟分析,验证有限元方法正确性的基础上,对考虑长细比、截面翼缘宽厚比等因素的一系列试件进行了数值分析,并得到其轴压承载力。在相关规范“有效宽度法”和“直接强度法”的基础上,提出了冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立柱轴压承载力的设计方法：有效计算长度法和修正系数法。研究结果表明：试件最终破坏均呈现局部屈曲和畸变屈曲的破坏模式;在未考虑计算长度系数折减的情况下,当长细比小于50时,各规范公式计算值均略低于试验值和有限元值,吻合较好,当长细比大于50时,公式计算结果过于保守。     

CFRP-钢管混凝土核心柱的力学性能

在统一强度理论的基础上,分析CFRP-钢管混凝土核心柱的工作机理,提出极限承载力计算时的基本假定,推导了CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力公式.将计算结果与文献试验结果进行比较,验证了理论公式的正确性,并分析总套箍指标对承载力和承载力提高幅度的影响.该结果为CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的理论依据,对实际工程设计有一定的参考价值.     

钢骨-组合L形钢管混凝土柱的轴压承载力

采用统一强度理论对轴心受压钢骨组合L形钢管混凝土短柱的核心混凝土、型钢钢骨在三向受压应力状态下的轴向极限承载力进行分析;根据截面形状组成特点,将L形钢管分为一个矩形和一个方形,通过考虑宽厚比对钢管的影响和引入考虑尺寸效应影响的混凝土强度折减系数,将钢管长短边非均匀约束等效为环向均匀约束,推导并建立了轴压短柱的承载力公式;在此基础上,参照钢结构设计规范,建立了中长柱轴压承载力公式。计算结果与试验结果吻合较好,验证了理论公式的正确性,并进行了短柱轴压承载力参数分析,得到了参数k及材料拉压比α、含骨率ρ对承载力的影响。结果表明：该计算式具有良好的适用性和广泛的应用性,对试验所提出的公式进行了理论上的补充。     

钢管-空间钢构架混凝土短柱轴压性能分析

利用ABAQUS有限元软件建立了内埋圆形钢管空间钢构架混凝土轴压短柱的非线性有限元模型,分析了外侧钢骨形式、空间钢构架的角钢肢长、缀条间距、混凝土强度等级、钢管的径厚比等参数对内埋圆形钢管空间钢构架混凝土轴压短柱受力性能的影响。研究表明,内埋圆形钢管空间钢构架混凝土柱的轴压承载力主要与内部钢管混凝土的套箍指标及空间钢构架混凝土的约束影响系数有关,且大致呈线性关系。     

受荷方式对钢管混凝土轴压短柱力学性能影响

采用有限元分析软件DIANA对钢管混凝土轴压短柱进行理论分析,并用试验数据验证了有限元模型、材料参数和分析结果的正确性．在此基础上,分析了三种典型受荷方式和黏结强度对钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响．三种受荷方式为：1)荷载作用在整个截面上;2)荷载作用在钢管截面上;3)荷载作用在混凝土截面上．有限元分析结果和试验结果及他人试验结果吻合较好．研究结果表明,受荷方式对钢管混凝土轴压短柱的力学性能影响较大;当荷载作用在整个截面上时,黏结强度对轴压短柱的力学性能没有影响;当荷载仅作用在混凝土截面上时。黏结强度对轴压短柱的力学性能影响较大．     

早龄期钢管混凝土短柱轴压性能试验与理论分析

为研究早龄期钢管混凝土的轴压性能,对同批次浇筑的钢管混凝土短柱进行不同混凝土龄期下的轴压试验研究,得到不同混凝土龄期下试件荷载-变形曲线和破坏形态.分析了不同龄期下试件的破坏形态、荷载-应变曲线以及极限承载力随龄期的变化规律;在已有混凝土龄期应力-应变关系基础上,将国标GB 50010中成熟期混凝土的本构关系扩展到可以适用早龄期混凝土的情况.结合上述试验建立了早龄期钢管混凝土短柱的轴压有限元模型,并对早龄期圆形和方形钢管混凝土的轴压性能进行分析,结果表明:早龄期钢管混凝土的套箍效应随着龄期的增长而增大,且圆形截面的套箍作用和受力性能明显高于方形截面;在成熟期钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式的基础上,通过引入龄期套箍修正系数建立了早龄期钢管混凝土短柱的强度承载力计算公式,并采用均匀设计方法对不同龄期圆形和方形钢管混凝土短柱的轴压承载力进行了模拟,从而验证了公式的适用性,而且具有较高的准确性.该研究将为钢管混凝土结构的安全施工提供参考.     

C形冷弯型钢切割短柱轴压承载力有限元分析

把辊轧成型的C形冷弯薄壁型钢构件切割成若干短柱，将在短柱中产生不同程度的歪曲变形，从而引起附加的初始几何缺陷。在考虑材料非线性、几何非线性及由切割产生的初始几何缺陷的基础上，采用有限元方法分析了2种C型截面切割短柱的极限承载能力及破坏模态，并与轴压试验结果进行了比较。结果表明，切割短柱在轴压力作用下的破坏模态为两翼缘内收的歪曲破坏，由切割引起的初始几何缺陷使短柱轴压极限承载力降低了7％～11％。     

方钢管混凝土柱抗剪性能试验研究

研究方钢管混凝土柱在弯剪和压弯剪受力状态下的力学性能,进行了6个足尺方钢管混凝土柱的抗剪承载力试验,以剪跨比和轴压比作为主要参数,讨论试件的破坏形态、剪力-位移曲线等试验结果,分析剪跨比和轴压比等因素对构件抗剪承载力的影响,并对构件的抗剪性能进行非线性有限元分析.根据有限元计算结果,拟合推导出考虑轴压力影响的方钢管混凝土柱弯剪试件抗剪承载力与剪跨比关系的经验公式,公式计算结果与试验结果吻合较好,稍偏于安全,可供工程实践参考.     

圆不锈钢管混凝土短柱轴压承载力模型研究

不锈钢管混凝土结构因具有良好的耐腐蚀性能和承载力高等优点,在海洋平台、桥梁、地下工程中具有极佳的应用前景,但是其承载力计算方法却没有明确的相关规定。为了研究圆不锈钢管混凝土柱轴压承载力,对不同径厚比的奥氏体型无缝圆不锈钢管混凝土短柱进行轴压试验,得到圆不锈钢管混凝土短柱在轴压下的破坏模式、荷载-轴向变形曲线、荷载-环向应变曲线、荷载-纵向应变曲线、承载力与不锈钢圆管约束系数的关系、试件的延性与不锈钢圆管约束系数的关系;同时,基于本文和相关文献的试验数据,通过拟合得到了圆不锈钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式,并与欧洲规范(Eurocode 4)、美国规范(ACI 318-99)、日本规范(AIJ-CFT)、中国规程(CECS 28:2012)、福建省地方标准(DBJ 13-51-2003)、行业标准(DL/T5085-1999)的计算结果进行对比分析;最后,由拟合公式推导得出了圆不锈钢管混凝土抗压承载力模型,并与Mander模型、Li模型、Xiao模型、Teng模型进行比较。研究结果表明：圆不锈钢管混凝土短柱在轴压作用下,其典型的破坏形式为向外局部屈曲破坏,不锈钢管对核心混凝土的约束作用、试件的延性和承载力随约束效应系数的增加而增大;相关规程中普通钢管混凝土承载力计算方法应用于圆不锈钢管混凝土短柱承载力计算时偏小,采用本文拟合公式的计算结果更接近试验值;同时,本文的圆不锈钢管混凝土承载力模型、Xiao模型和Teng模型与试验结果较接近,但采用本文模型计算结果标准差更小,得出的圆不锈钢管混凝土短柱承载力较Xiao模型和Teng模型稍微偏大。     

空间钢构架混凝土L形柱的非线性有限元分析

通过ABAQUS有限元分析程序对空间钢构架混凝土L形柱受力性能的非线性分析,分析比较了配筋形式、轴压比、混凝土强度等级以及加载角等因素对空间钢构架混凝土L形柱承载力和变形能力的影响,供工程设计参考.     

矩形中空夹层钢管混凝土轴压性能有限元分析

利用ANSYS软件对矩形中空夹层钢管混凝土柱这一新型构件的轴压性能,从加载到破坏全过程的力学行为进行了非线性有限元分析。分析模型考虑了钢材和混凝土材料非线性的本构关系,得到轴压短柱加载全过程的荷载—应变曲线。计算结果与已有试验结果吻合,证明采用本模型分析矩形中空夹层钢管混凝土轴压短柱的非线性问题是可行的。     

钢管砂轻混凝土短柱轴压力学性能分析

为进一步了解钢管砂轻混凝土短柱的轴压力学性能,基于已有试验数据,采用混凝土塑性损伤本构模型对试件进行有限元验证和全过程分析,研究不同变化参数对钢管砂轻混凝土短柱轴压力学性能的影响,采用灰色关联理论评估参数变化对钢管砂轻混凝土短柱极限承载力的关联程度。结果表明：计算的极限承载力和峰值位移在误差内均和试验值吻合,且对照试件的模拟破坏形态和试验破坏形态基本一致;钢管和核心砂轻混凝土的受力过程表现为协同作用;钢管屈服强度超过345 MPa时,提高钢管屈服强度并不能明显提高试件的极限承载力;河砂取代率对钢管砂轻混凝土短柱的极限承载力影响最小。     

圆中空夹层钢管混凝土轴压短柱承载力研究

为了计算圆中空夹层钢管混凝土短柱的轴压承载力,采用双剪统一强度理论,分析核心混凝土在轴向压力作用下对内外钢管产生的侧向压应力及内外钢管在水平向的承载应力,通过对双剪统一强度理论公式的推导,计算内外钢管的竖向极限承载应力,并结合核心混凝土的承载力,推导出圆中空夹层钢管混凝土短柱轴压承载力的简化计算公式.采用数值方法对公式进行求解,得出承载力计算值,计算结果与国内文献试验结果吻合良好.     

配置高强箍筋混凝土柱承载力数值分析

通过对6根配置不同强度、不同箍筋间距的高强混凝土柱在轴向压力作用下进行非线性有限元数值模拟,研究了混凝土轴压柱应力—应变关系曲线和裂缝开展规律、箍筋约束混凝土的机理、箍筋间距和箍筋强度对混凝土轴压柱承载力的影响。结果表明：伴随着箍筋间距的加密和箍筋强度的提高,混凝土柱的承载力和峰值应变有着显著的提高。     

钢骨空间钢构架混凝土柱轴压性能有限元分析

为了改善空间钢构架混凝土短柱的轴压性能,提出一种新型的钢骨-混凝土组合柱——内埋型钢空间钢构架混凝土柱。为了进一步探索这种组合柱的轴压性能,在试验研究的基础上,采用ABAQUS有限元软件建立了内埋型钢空间钢构架混凝土短柱的非线性有限元模型,有限元模拟值与试验值吻合较好。以空间钢构架角钢肢长、缀条间距、内埋型钢配骨率等为参数,进行了9个试件的非线性有限元模拟分析。分析表明:空间钢构架混凝土的约束影响系数和内埋型钢的配骨指标是影响内埋型钢空间钢构架混凝土柱的轴压性能的主要因素,且其轴压承载力随约束影响系数和配骨指标大致呈线性增大。